II-Structure de la membrane plasmique

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Portail de
la biologie
cellulaire
Auteur : Yasmina ANTEUR
Licence :
http://www.bio-courses.jimdo.com
Chapitre II : La cellule et ses membranes
Plan du cours :
I. Introduction
II. Structure de la membrane plasmique
1. Aperçu historique
2. Modèle de la mosaïque fluide
3. Observation de la membrane
4. Composition biochimique de la membrane
a)- Les lipides
b)- Les protéines
c)- Les glucides
III. Les transports membranaires
1. Les transports passifs
a)- La diffusion simple
b)- La diffusion facilitée
c)- L’osmose
2. Les transports actifs
a)-Le transport actif primaire
b)-Le transport actif secondaire
c)-Le transport en vrac
IV. Références

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I-Introduction :
Le contenu de toute cellule procaryote ou eucaryote également appelé « protoplasme » est
protégé par une barrière résistante contrôlant les échanges qui se déroulent entre la cellule
et son milieu. Cette barrière est connue sous le nom de membrane plasmique
La membrane plasmique est une structure organisée, complexe et asymétrique de 5 à 10
nm d’épaisseur formée principalement de phospholipides, protéines, glucides et des
molécules de cholestérol chez la cellule animale.
Les cellules eucaryotes ont la caractéristique d’être compartimentées, cette
compartimentation est due à la présence de membranes qui délimitent plusieurs structures
au sein de la cellule comme le noyau, le réticulum endoplasmique, les mitochondries ou
encore les plastes chez les cellules végétales…etc.
Les membranes possèdent diverses fonctions :
- Compartimentation : la cellule eucaryote est organisée en plusieurs compartiments
chacun spécialisé dans un travail bien précis
-Transport: l’accès à la cellule n’est pas libre pour certaines molécules qui doivent être
soumises à une sélection rude établie par des structures de nature protéiques dites
transporteurs. Les échanges entre les deux milieux extra et intracellulaires se font grâce à
divers mécanismes qui seront traités dans ce document.
- Mouvements cellulaires : la membrane intervient dans des phénomènes comme
l’endocytose et l’exocytose ou encore la formation de pseudopodes
- Réponse aux signaux extérieurs : Les cellules sont capables de percevoir les signaux
provenant de l’environnement externe. Ces signaux arrivent à proximité de la cellule sous
Figure1 : Schéma représentant une cellule eucaryote et ses membranes

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forme de molécules « ligands » qui se lient à des récepteurs spécifiques localisés au
niveau de la membrane plasmique. La liaison récepteur-ligand déclenche une cascade de
réactions qui s’achève par une réponse effectrice, ce processus est appelé : transduction
du signal
- Communication entre cellules : le bon fonctionnement des organismes eucaryotes
repose sur la communication cellulaire. Cette communication se fait par l’intermédiaire
de la membrane plasmique qui permet à celles-ci de se reconnaitre, d’adhérer et
d’échanger des matériaux ou encore des informations
- Siège des activités biochimiques : C’est au niveau des membranes de certains organites
tels que les mitochondries ou les plastes que s’effectuent respectivement la
phosphorylation oxydative et la photosynthèse
II-Structure de la membrane plasmique :
1)-Aperçu historique :
La nature chimique de la membrane fut mise en
évidence pour la première fois dans les années 1890 par
Ernest Overton (université de Zurich). Celui-ci avait
réussit à démontrer que la membrane était formée de
lipides
En 1917, Irvin Langmuir stipule que les films d’huile qui se
forment à la surface de l’eau sont formés d’une
monocouche d’acides gras disposés verticalement. Chaque
acide gras possède un groupement hydrophile orienté vers
l’eau et une chaine aliphatique hydrophobe en contact
avec l’air
En 1925, Groter et Grendel découvrent que la surface des lipides extraits des globules
rouges représente le double de la surface d’une cellule ce qui laisse à penser que la
membrane est formée d’une bicouche lipidique
Figure 2 : Ernest Overton
Figure 3 : Irvin Langmuir

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Glycoprotéine
Protéine intrinsèque
Glycolipide
En 1935, Danielli et Davson formulent l’hypothèse d’une membrane formée d’une bicouche
lipidique prise en sandwich entre deux couches de protéines
En 1972, l’utilisation de nouvelles techniques d’étude telle que la microscopie électronique,
la cryofracture et les analyses biochimiques permettra à Nicholson et Singer de proposer un
nouveau model d’organisation pour la membrane plasmique : le model de la mosaïque
fluide qui reste largement accepté de nos jours
2)-Le modèle de la mosaïque fluide
Pour comprendre ce concept, on peut décortiquer le terme de mosaïque fluide en deux
parties :
*Mosaïque : dans ce modèle, la composition de la membrane est hétérogène, formée :
-D’une bicouche de phospholipides dont la nature varie d’une couche à une autres
- Des protéines globulaires variées insérées dans la bicouche lipidique
- Des résidus glucidiques qui sont généralement liés aux phospholipides et aux protéines
- Des molécules de cholestérol qui sont entreposés entre les phospholipides
*Fluide : Le modèle suggère que les phospholipides et les protéines se déplacent librement
au sein de la membrane selon 3 types de mouvements : latéral, rotation et flip flop (passage
d’un feuillet de la membrane vers un autres) qui est plus rare
Figure 4 : Les différents mouvements des
phospholipides au sein de la membrane :
1 : Déplacement latéral.
2 : Flip Flop.
3 : Rotation
Figure 5 : Modèle de la mosaïque fluide proposé par Singer et Nicholson
Protéine extrinsèque
Résidu glucidique
Phospholipide
Cholestérol

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-La fluidité de la membrane dépend :
* Du taux de cholestérol
* Du nombre d’insaturations présentes au sein des acides gras qui compose les
phospholipides
* De la longueur des chaines aliphatiques de ces acides gras
* Des variations thermiques
-Conséquences de cette fluidité :
* La membrane est autoréparable
* Elle peut facilement varier sa taille
* permet à la cellule de se diviser
3- Observation de la membrane :
L’épaisseur des membranes est de l’ordre du nanomètre, par conséquence on ne peut les
observer qu’avec un microscope électronique à transmission (MET) ou à balayage (MEB).
Cependant, il est nécessaire de préparer les membranes à l’observation et ceci grâce à
diverses techniques :
- La cellule peut être enrobée dans de la résine pour obtenir un bloc qui sera découpé en de
très fines coupes à l’aide d’un microtome1 . Les coupes obtenues peuvent par la suite être
fixées puis traitées au tétraoxyde d’osmium (OsO4) ensuite placées dans une grille sur la
quelle est focalisée un faisceau d’électrons produit par le MET.
- Lors de l’observation, la membrane apparait formée de trois feuillets (un feuillet clair pris
en sandwich entre deux feuillets sombres, cet aspect résulte de la fixation du OsO4 aux têtes
polaires des molécules de phospholipides (elles sont osmiophiles), le feuillet claire quant à
lui est formé des queux apolaires qui sont osmiophobes
(1) Microtome : instrument muni d’un couteau très aiguisé permettant la réalisation de coupes minces de
quelques µm d’épaisseur pour une observation au microscope électronique